Lua 是一个扩展式程序设计语言，它被设计成支持通用的过程式编程，并有相关数据描述的设施。 Lua 也能对面向对象编程，函数式编程，数据驱动式编程提供很好的支持。它可以作为一个强大、轻量的脚本语言，供任何需要的程序使用。 Lua 以一个用 clean C 写成的库形式提供。（所谓 Clean C ，指的 ANSI C 和 C++ 中共通的一个子集）
作为一个扩展式语言，Lua 没有 "main" 程序的概念：它只能 嵌入 一个宿主程序中工作，这个宿主程序被称作 embedding program 或简称为 host 。宿主程序可以通过调用函数执行一小段 Lua 代码，可以读写 Lua 变量，可以注入 C 函数让 Lua 代码调用。这些扩展的 C 函数，可以大大的扩展了 Lua 可以处理事务的领域，这样就可以订制出各种语言，而它们共享一个统一的句法格式的框架。 Lua 的官方发布版就包含了一个叫做 lua 的简单的宿主程序，它用 Lua 库提供了一个保证独立的 Lua 解释器。
Lua 是一个自由软件，它的使用许可决定了对它的使用过程一般没有任何保证。这份手册中描述的东西的实现，可以在 Lua 的官方网站 www.lua.org 找到，
跟其它的许多参考手册一样，这份文档有些地方比较枯燥。关于 Lua 的设计想法的探讨，可以看看 Lua 网站上提供的技术论文。有关用 Lua 编程的细节介绍，可以读一下 Roberto 的书，Programming in Lua (Second Edition) 。
2 - 语言
这一节从词法、语法、句法上描述 Lua 。换句话说，这一节描述了哪些 token （符记）是有效的，它们如何被组合起来，这些组合方式有什么含义。
关于语言的构成概念将用常见的扩展 BNF 表达式写出。也就是这个样子： {a} 意思是 0 或多个 a ， [a] 意思是一个可选的 a 。非最终的符号会保留原来的样子，关键字则看起来像这样 kword ，其它最终的符号则写成 `=´ 。完整的 Lua 语法可以在本手册最后找到。
2.1 - 词法约定
Lua 中用到的 名字（也称作 标识符）可以是任何非数字开头的字母、数字、下划线组成的字符串。这符合几乎所有编程语言中关于名字的定义。（字母的定义依赖于当前环境：系统环境中定义的字母表中的字母都可以被用于标识符。）标识符用来命名变量，或作为表的域名。
下面的关键字是保留的，不能用作名字：
and break do else elseif
end false for function if
in local nil not or
repeat return then true until while
Lua 是一个大小写敏感的语言： and 是一个保留字，但是 And 和 AND 则是两个不同的合法的名字。一般约定，以下划线开头连接一串大写字母的名字（比如 _VERSION）被保留用于 Lua 内部全局变量。
下面这些是其它的 token ：
+ - * / % ^ #
== ~= <= >= < > =
( ) { } [ ]
; : , . .. ...
字符串既可以用一对单引号引起，也可以是双引号，里面还可以包含类似 C 的转义符： '\a' （响铃）， '\b' （退格）， '\f' （表单）， '\n' （换行）， '\r' （回车）， '\t' （横向制表）， '\v' （纵向制表）， '\\' （反斜杠）， '\"' （双引号），以及 '\'' （单引号)。而且，如果在一个反斜杠后跟了一个真正的换行符，其结果就是在字符串中产生一个换行符。我们还可以用反斜杠加数字的形式 \ddd 来描述一个字符。这里， ddd 是一串最多三位的十进制数字。（注意，如果需要在这种描述方法后接一个是数字的字符，那么反斜杠后必须写满三个数字。）Lua 中的字符串可以包含任何 8 位的值。包括用 '\0' 表示的零。
只有在你需要把不同的引号、换行、反斜杠、或是零结束符这些字符置入字符串时，你才必须使用转义符。别的任何字符都可以直接写在文本里。（一些控制符可以会影响文件系统造成某些问题，但是不会引起 Lua 的任何问题。）
字符串还可以用一种长括号括起来的方式定义。我们把两个正的方括号间插入 n 个等号定义为第 n 级正长括号。就是说，0 级正的长括号写作 [[ ，一级正的长括号写作 [=[ ，如此等等。反的长扩展也作类似定义；举个例子，4 级反的长括号写作 ]====] 。一个长字符串可以由任何一级的正的长括号开始，而由第一个碰到的同级反的长括号结束。整个词法分析过程将不受分行限制，不处理任何转意符，并且忽略掉任何不同级别的长括号。这种方式描述的字符串可以包含任何东西，当然特定级别的反长括号除外。
另一个约定是，当正的长括号后面立即跟了一个换行符，这个换行符就不包含在这个字符串内。举个例子，假设一个系统使用 ASCII 码（这时，'a' 编码为 97 ，换行符编码为 10 ，'1' 编码为 49 ），下面五种方式描述了完全相同的字符串：
a = 'alo\n123"'
a = "alo\n123\""
a = '\97lo\10\04923"'
a = [[alo
123"]]
a = [==[
alo
123"]==]
数字常量可以分两部分写，十进制底数部分和十进制的指数部分。指数部分是可选的。 Lua 也支持十六进制整数常量，只需要在前面加上前缀 0x 。下面是一些合法的数字常量的例子：
3 3.0 3.1416 314.16e-2 0.31416E1 0xff 0x56
注释可以在除字符串内的任何地方是以两横 (--) 开始。如果跟在两横后面的不是一个长括号，这就是一个短注释，它的作用范围直到行末；否则就是一个长注释，其作用范围直到遇到反的长括号。长注释通常被用来临时屏蔽代码块。
2.2 - 值与类型
Lua 是一种 动态类型语言。这意味着变量没有类型，只有值才有类型。语言中不存在类型定义。而所有的值本身携带它们自己的类型信息。
Lua 中的所有值都是一致 (first-class) 的。这意味着所有的值都可以被放在变量里，当作参数传递到另一个函数中，并被函数作为结果返回。
Lua 中有八种基本类型： nil, boolean, number, string, function, userdata, thread, and table. Nil 类型只有一种值 nil ，它的主要用途用于标表识和别的任何值的差异；通常，当需要描述一个无意义的值时会用到它。 Boolean 类型只有两种值：false 和 true。 nil 和 false 都能导致条件为假；而另外所有的值都被当作真。 Number 表示实数（双精度浮点数）。（编译一个其它内部数字类型的 Lua 解释器是件很容易的事；比如把内部数字类型改作单精度浮点数或长整型。参见文件 luaconf.h 。） String 表示一串字符的数组。 Lua 是 8-bit clean 的：字符串可以包含任何 8 位字符，包括零结束符 ('\0') （参见 §2.1）。
Lua 可以调用（和处理）用 Lua 写的函数以及用 C 写的函数（参见 §2.5.8）.
userdata 类型用来将任意 C 数据保存在 Lua 变量中。这个类型相当于一块原生的内存，除了赋值和相同性判断，Lua 没有为之预定义任何操作。然而，通过使用 metatable （元表） ，程序员可以为 userdata 自定义一组操作（参见 §2.8）。 userdata 不能在 Lua 中创建出来，也不能在 Lua 中修改。这样的操作只能通过 C API。这一点保证了宿主程序完全掌管其中的数据。
thread 类型用来区别独立的执行线程，它被用来实现 coroutine （协同例程）（参见 §2.11）。不要把 Lua 线程跟操作系统的线程搞混。 Lua 可以在所有的系统上提供对 coroutine 的支持，即使系统并不支持线程。
table 类型实现了一个关联数组。也就是说，数组可以用任何东西（除了nil）做索引，而不限于数字。 table 可以以不同类型的值构成；它可以包含所有的类型的值（除 nil 外）。 table 是 lua 中唯一的一种数据结构；它可以用来描述原始的数组、符号表、集合、记录、图、树、等等。用于表述记录时，lua 使用域名作为索引。语言本身采用一种语法糖，支持以 a.name 的形式表示 a["name"]。有很多形式用于在 lua 中创建一个 table （参见 §2.5.7）。
跟索引一样， table 每个域中的值也可以是任何类型（除 nil外）。特别的，因为函数本身也是值，所以 table 的域中也可以放函数。这样 table 中就可以有一些 methods 了 （参见see §2.5.9）。
table， function ，thread ，和 (full) userdata 这些类型的值是所谓的对象：变量本身并不会真正的存放它们的值，而只是放了一个对对象的引用。赋值，参数传递，函数返回，都是对这些对象的引用进行操作；这些操作不会做暗地里做任何性质的拷贝。
库函数 type 可以返回一个描述给定值的类型的字符串。
2.2.1 - 强制转换
Lua 提供运行时字符串到数字的自动转换。任何对字符串的数学运算操作都会尝试用一般的转换规则把这个字符串转换成一个数字。相反，无论何时，一个数字需要作为字符串来使用时，数字都会以合理的格式转换为字符串。需要完全控制数字怎样转换为字符串，可以使用字符串库中的 format 函数（参见 string.format）。
2.3 - 变量
写上变量的地方意味着当以其保存的值来替代之。 Lua 中有三类变量：全局变量，局部变量，还有 table 的域。
一个单一的名字可以表示一个全局变量，也可以表示一个局部变量 （或者是一个函数的参数，这是一种特殊形式的局部变量）：
var ::= Name
Name 就是 §2.1 中所定义的标识符。
任何变量都被假定为全局变量，除非显式的以 local 修饰定义 （参见 §2.4.7）。局部变量有其作用范围：局部变量可以被定义在它作用范围中的函数自由使用（参见 §2.6）。
在变量的首次赋值之前，变量的值均为 nil。
方括号被用来对 table 作索引：
var ::= prefixexp `[´ exp `]´
对全局变量以及 table 域之访问的含义可以通过 metatable 来改变。以取一个变量下标指向的量 t[i] 等价于调用 gettable_event(t,i)。（参见 §2.8 ，有一份完整的关于 gettable_event 函数的说明。这个函数并没有在 lua 中定义出来，也不能在 lua 中调用。这里我们把它列出来只是方便说明。）
var.Name 这种语法只是一个语法糖，用来表示 var["Name"]：
var ::= prefixexp `.´ Name
所有的全局变量都是放在一个特定 lua table 的诸个域中，这个特定的 table 叫作 environment （环境）table 或者简称为 环境 （参见 §2.9）。每个函数都有对一个环境的引用，所以一个函数中可见的所有全局变量都放在这个函数所引用的环境表（environment table）中。当一个函数被创建出来，它会从创建它的函数中继承其环境，你可以调用 getfenv 取得其环境。如果想改变环境，可以调用 setfenv。（对于 C 函数，你只能通过 debug 库来改变其环境；参见 §5.9）。
对一个全局变量 x 的访问等价于 _env.x，而这又可以等价于
gettable_event(_env, "x")
这里，_env 是当前运行的函数的环境。（函数 gettable_event 的完整说明参见 §2.8。这个函数并没有在 lua 中定义出来，也不能调用。当然，_env 这个变量也同样没有在 Lua 中定义出来。我们在这里使用它们，仅仅只是方便解释而已。）
2.4 - 语句段（Statement）
Lua 支持惯例形式的语句段，它和 Pascal 或是 C 很相象。这个集合包括赋值，控制结构，函数调用，还有变量声明。
2.4.1 - Chunk（语句组）
Lua 的一个执行单元被称作 chunk。一个 chunk 就是一串语句段，它们会被循序的执行。每个语句段可以以一个分号结束：
chunk ::= {stat [`;´]}
这儿不允许有空的语句段，所以 ';;' 是非法的。
lua 把一个 chunk 当作一个拥有不定参数的匿名函数（参见 §2.5.9）处理。正是这样，chunk 内可以定义局部变量，接收参数，并且返回值。
chunk 可以被保存在一个文件中，也可以保存在宿主程序的一个字符串中。当一个 chunk 被执行，首先它会被预编译成虚拟机中的指令序列，然后被虚拟机解释运行这些指令。
chunk 也可以被预编译成二进制形式；细节参考程序 luac。用源码形式提供的程序和被编译过的二进制形式的程序是可以相互替换的； Lua 会自动识别文件类型并做正确的处理。
2.4.2 - 语句块
语句块是一列语句段；从语法上来说，一个语句块跟一个 chunk 相同：
block ::= chunk
一个语句块可以被显式的写成一个单独的语句段：
stat ::= do block end
显式的语句块对于控制变量的作用范围很有用。有时候，显式的语句块被用来在另一个语句块中插入 return 或是 break （参见 §2.4.4）。
2.4.3 - 赋值
Lua 允许多重赋值。因此，赋值的语法定义是等号左边放一系列变量，而等号右边放一系列的表达式。两边的元素都用逗号间开：
stat ::= varlist1 `=´ explist1
varlist1 ::= var {`,´ var}
explist1 ::= exp {`,´ exp}
表达式放在 §2.5 里讨论。
在作赋值操作之前，那一系列的右值会被对齐到左边变量需要的个数。如果右值比需要的更多的话，多余的值就被扔掉。如果右值的数量不够需求，将会按所需扩展若干个 nil。如果表达式列表以一个函数调用结束，这个函数所返回的所有值都会在对齐操作之前被置入右值序列中。（除非这个函数调用被用括号括了起来；参见 §2.5）。
赋值段首先会做运算完所有的表达式，然后仅仅做赋值操作。因此，下面这段代码
i = 3
i, a[i] = i+1, 20
会把 a[3] 设置为 20，而不会影响到 a[4] 。这是因为 a[i] 中的 i 在被赋值为 4 之前就被拿出来了（那时是 3 ）。简单说 ，这样一行
x, y = y, x
可以用来交换 x 和 y 中的值。
对全局变量以及 table 中的域的赋值操作的含义可以通过 metatable 来改变。对变量下标指向的赋值，即 t[i] = val 等价于 settable_event(t,i,val)。（关于函数 settable_event 的详细说明，参见 §2.8。这个函数并没有在 Lua 中定义出来，也不可以被调用。这里我们列出来，仅仅出于方便解释的目的）
对于全局变量的赋值 x = val 等价于 _env.x = val，这个又可以等价于
settable_event(_env, "x", val)
这里，_env 指的是正在运行中的函数的环境。（变量 _env 并没有在 Lua 中定义出来。我们仅仅出于解释的目的在这里写出来。）
2.4.4 - 控制结构
if、 while、以及 repeat 这些控制结构符合通常的意义，而且也有类似的语法：
stat ::= while exp do block end
stat ::= repeat block until exp
stat ::= if exp then block {elseif exp then block} [else block] end
Lua 也有一个 for 语句，它有两种形式（参见 §2.4.5）。
控制结构中的条件表达式可以返回任何值。 false 和 nil 两者都被认为是假条件。所有不同于 nil 和 false 的其它值都被认为是真（特别需要注意的是，数字 0 和空字符串也被认为是真）。
在 repeat–until 循环中，内部语句块的结束点不是在 until 这个关键字处，它还包括了其后的条件表达式。因此，条件表达式中可以使用循环内部语句块中的定义的局部变量。
return 被用于从函数或是 chunk（其实它就是一个函数）中返回值。 函数和 chunk 可以返回不只一个值，所以 return 的语法为
stat ::= return [explist1]
break 被用来结束 while、 repeat、或 for 循环，它将忽略掉循环中下面的语句段的运行：
stat ::= break
break 跳出最内层的循环。
return 和 break 只能被写在一个语句块的最后一句。如果你真的需要从语句块的中间 return 或是 break ，你可以使用显式的声名一个内部语句块。一般写作 do return end 或是 do break end，可以这样写是因为现在 return 或 break 都成了一个语句块的最后一句了。
2.4.5 - For 语句
for 有两种形式：一种是数字形式，另一种是一般形式。
数字形式的 for 循环，通过一个数学运算不断的运行内部的代码块。下面是它的语法：
stat ::= for Name `=´ exp `,´ exp [`,´ exp] do block end
block 将把 name 作循环变量。从第一个 exp 开始起，直到第二个 exp 的值为止，其步长为第三个 exp 。更确切的说，一个 for 循环看起来是这个样子
for v = e1, e2, e3 do block end
这等价于代码：
do
local var, limit, step = tonumber(e1), tonumber(e2), tonumber(e3)
if not (var and limit and step) then error() end
while (step > 0 and var <= limit) or (step <= 0 and var >= limit) do
local v = var
block
var = var + step
end
end
注意下面这几点：
所有三个控制表达式都只被运算一次，表达式的计算在循环开始之前。这些表达式的结果必须是数字。
var 、limit 、以及 step 都是一些不可见的变量。这里给它们起的名字都仅仅用于解释方便。
如果第三个表达式（步长）没有给出，会把步长设为 1 。
你可以用 break 来退出 for 循环。
循环变量 v 是一个循环内部的局部变量；当 for 循环结束后，你就不能在使用它。如果你需要这个值，在退出循环前把它赋给另一个变量。
一般形式的 for 通过一个叫作迭代器（iterators）的函数工作。每次迭代，迭代器函数都会被调用以产生一个新的值，当这个值为 nil 时，循环停止。一般形式的 for 循环的语法如下：
stat ::= for namelist in explist1 do block end
namelist ::= Name {`,´ Name}
for 语句好似这样
for var_1, ···, var_n in explist do block end
它等价于这样一段代码：
do
local f, s, var = explist
while true do
local var_1, ···, var_n = f(s, var)
var = var_1
if var == nil then break end
block
end
end
注意以下几点：
explist 只会被计算一次。它返回三个值， 一个迭代器函数，一个状态，一个迭代器的初始值。
f、 s、 以及 var 都是不可见的变量。这里给它们起的名字都只是为了解说方便。
你可以使用 break 来跳出 for 循环。
循环变量 var_i 对于循环来说是一个局部变量；你不可以在 for 循环结束后继续使用。如果你需要保留这些值，那么就在循环结束前赋值到别的变量里去。
2.4.6 - 把函数调用作为语句段
为了允许使用可能的副作用，函数调用可以被作为一个语句段执行：
stat ::= functioncall
在这种情况下，所有的返回值都被舍弃。函数调用在 §2.5.8 中解释。
2.4.7 - 局部变量声名
局部变量可以在语句块中任何地方声名。声名可以包含一个初始化赋值操作：
stat ::= local namelist [`=´ explist1]
如果有的话，初始化赋值操作的行为等同于赋值操作（参见 §2.4.3）。否则，所有的变量将被初始化为 nil。
一个 chunk 同时也是一个语句块（参见 §2.4.1），所以局部变量可以放在 chunk 中那些显式注明的语句块之外。这些局部变量的作用范围从声明起一直延伸到 chunk 末尾。
局部变量的可见规则在 §2.6 中解释。
2.5 - 表达式
Lua 中有这些基本表达式：
exp ::= prefixexp
exp ::= nil | false | true
exp ::= Number
exp ::= String
exp ::= function
exp ::= tableconstructor
exp ::= `...´
exp ::= exp binop exp
exp ::= unop exp
prefixexp ::= var | functioncall | `(´ exp `)´
数字和字符串在 §2.1 中解释；变量在 §2.3 中解释；函数定义在 §2.5.9 中解释；函数调用在 §2.5.8 中解释； table 的构造在 §2.5.7 中解释；可变参数的表达式写作三个点 ('...') ，它只能被用在有可变参数的函数中；这些在 §2.5.9 中解释。
二元操作符包含有数学运算操作符（参见 §2.5.1），比较操作符（参见 §2.5.2），逻辑操作符（参见 §2.5.3），以及连接操作符（参见 §2.5.4）。一元操作符包括负号（参见see §2.5.1），取反 not（参见 §2.5.3），和取长度操作符（参见 §2.5.5）。
函数调用和可变参数表达式都可以放在多重返回值中。如果表达式作为一个独立语句段出现（参见 §2.4.6）（这只能是一个函数调用），它们的返回列表将被对齐到零个元素，也就是忽略所有返回值。如果表达式用于表达式列表的最后（或者是唯一）的元素，就不会有任何的对齐操作（除非函数调用用括号括起来）。在任何其它的情况下，Lua 将把表达式结果看成单一元素，忽略除第一个之外的任何值。
这里有一些例子：
f() -- 调整到 0 个结果
g(f(), x) -- f() 被调整到一个结果
g(x, f()) -- g 被传入 x 加上所有 f() 的返回值
a,b,c = f(), x -- f() 被调整到一个结果 （ c 在这里被赋为 nil ）
a,b = ... -- a 被赋值为可变参数中的第一个，
-- b 被赋值为第二个 （如果可变参数中并没有对应的值，
-- 这里 a 和 b 都有可能被赋为 nil）
a,b,c = x, f() -- f() 被调整为两个结果
a,b,c = f() -- f() 被调整为三个结果
return f() -- 返回 f() 返回的所有结果
return ... -- 返回所有从可变参数中接收来的值
return x,y,f() -- 返回 x, y, 以及所有 f() 的返回值
{f()} -- 用 f() 的所有返回值创建一个列表
{...} -- 用可变参数中的所有值创建一个列表
{f(), nil} -- f() 被调整为一个结果
被括号括起来的表达式永远被当作一个值。所以， (f(x,y,z)) 即使 f 返回多个值，这个表达式永远是一个单一值。（(f(x,y,z)) 的值是 f 返回的第一个值。如果 f 不返回值的话，那么它的值就是 nil 。）
2.5.1 - 数学运算操作符
Lua 支持常见的数学运算操作符：二元操作 + （加法）， - （减法），* （乘法）， / （除法）， % （取模），以及 ^ （幂）；和一元操作 - （取负）。如果对数字操作，或是可以转换为数字的字符串（参见 §2.2.1），所有这些操作都依赖它通常的含义。幂操作可以对任何幂值都正常工作。比如， x^(-0.5) 将计算出 x 平方根的倒数。取模操作被定义为
a % b == a - math.floor(a/b)*b
这就是说，其结果是商相对负无穷圆整后的余数。（译注：负数对正数取模的结果为正数）
2.5.2 - 比较操作符
Lua 中的比较操作符有
== ~= < > <= >=
这些操作的结果不是 false 就是 true。
等于操作 (==) 首先比较操作数的类型。如果类型不同，结果就是 false。否则，继续比较值。数字和字符串都用常规的方式比较。对象 （table ，userdata ，thread ，以及函数）以引用的形式比较：两个对象只有在它们指向同一个东西时才认为相等。每次你创建一个新对象（一个 table 或是 userdata ，thread 函数），它们都各不相同，即不同于上次创建的东西。
你可以改变 Lua 比较 table 和 userdata 的方式，这需要使用 "eq" 这个原方法（参见 §2.8）。
§2.2.1 中提及的转换规则并不作用于比较操作。所以， "0"==0 等于 false，而且 t[0] 和 t["0"] 描述的是 table 中不同的域。
操作符 ~= 完全等价于 (==) 操作的反值。
大小比较操作以以下方式进行。如果参数都是数字，那么就直接做数字比较。否则，如果参数都是字符串，就用字符串比较的方式进行。再则，Lua 就试着调用 "lt" 或是 "le" 元方法（参见 §2.8）。
2.5.3 - 逻辑操作符
Lua 中的逻辑操作符有 and, or, 以及 not。和控制结构（参见 §2.4.4）一样，所有的逻辑操作符把 false 和 nil 都作为假，而其它的一切都当作真。
取反操作 not 总是返回 false 或 true 中的一个。与操作符 and 在第一个参数为 false 或 nil 时返回这第一个参数；否则，and 返回第二个参数。或操作符 or 在第一个参数不为 nil 也不为 false 时，返回这第一个参数，否则返回第二个参数。 and 和 or 都遵循短路规则；也就是说，第二个操作数只在需要的时候去求值。这里有一些例子：
10 or 20 --> 10
10 or error() --> 10
nil or "a" --> "a"
nil and 10 --> nil
false and error() --> false
false and nil --> false
false or nil --> nil
10 and 20 --> 20
（在这本手册中， --> 指前面表达式的结果。）
2.5.4 - 连接符
Lua 中字符串的连接操作符写作两个点 ('..')。如果两个操作数都是字符串或都是数字，连接操作将以 §2.2.1 中提到的规则把其转换为字符串。否则，会取调用元方法 "concat" （参见 §2.8）。
2.5.5 - 取长度操作符
取长度操作符写作一元操作 #。字符串的长度是它的字节数（就是以一个字符一个字节计算的字符串长度）。
table t 的长度被定义成一个整数下标 n 。它满足 t[n] 不是 nil 而 t[n+1] 为 nil；此外，如果 t[1] 为 nil ，n 就可能是零。对于常规的数组，里面从 1 到 n 放着一些非空的值的时候，它的长度就精确的为 n，即最后一个值的下标。如果数组有一个“空洞” （就是说，nil 值被夹在非空值之间），那么 #t 可能是指向任何一个是 nil 值的前一个位置的下标（就是说，任何一个 nil 值都有可能被当成数组的结束）。
2.5.6 - 优先级
Lua 中操作符的优先级写在下表中，从低到高优先级排序：
or
and
< > <= >= ~= ==
..
+ -
* / %
not # - (unary)
^
通常，你可以用括号来改变运算次序。连接操作符 ('..') 和幂操作 ('^') 是从右至左的。其它所有的操作都是从左至右。
2.5.7 - Table 构造
table 构造子是一个构造 table 的表达式。每次构造子被执行，都会构造出一个新的 table 。构造子可以被用来构造一个空的 table，也可以用来构造一个 table 并初始化其中的一些域。一般的构造子的语法如下
tableconstructor ::= `{´ [fieldlist] `}´
fieldlist ::= field {fieldsep field} [fieldsep]
field ::= `[´ exp `]´ `=´ exp | Name `=´ exp | exp
fieldsep ::= `,´ | `;´
每个形如 [exp1] = exp2 的域向 table 中增加新的一项，其键值为 exp1 而值为 exp2。形如 name = exp 的域等价于 ["name"] = exp。最后，形如 exp 的域等价于 [i] = exp ， 这里的 i 是一个从 1 开始不断增长的数字。这这个格式中的其它域不会破坏其记数。举个例子：
a = { [f(1)] = g; "x", "y"; x = 1, f(x), [30] = 23; 45 }
等价于
do
local t = {}
t[f(1)] = g
t[1] = "x" -- 1st exp
t[2] = "y" -- 2nd exp
t.x = 1 -- t["x"] = 1
t[3] = f(x) -- 3rd exp
t[30] = 23
t[4] = 45 -- 4th exp
a = t
end
如果表单中最后一个域的形式是 exp ，而且其表达式是一个函数调用或者是一个可变参数，那么这个表达式所有的返回值将连续的进入列表（参见 §2.5.8）。为了避免这一点，你可以用括号把函数调用（或是可变参数）括起来（参见 §2.5）。
初始化域表可以在最后多一个分割符，这样设计可以方便由机器生成代码。
2.5.8 - 函数调用
Lua 中的函数调用的语法如下：
functioncall ::= prefixexp args
函数调用时，第一步，prefixexp 和 args 先被求值。如果 prefixexp 的值的类型是 function，那么这个函数就被用给出的参数调用。否则 prefixexp 的元方法 "call" 就被调用，第一个参数就是 prefixexp 的值，跟下来的是原来的调用参数（参见 §2.8）。
这样的形式
functioncall ::= prefixexp `:´ Name args
可以用来调用 "方法"。这是 Lua 支持的一种语法糖。像 v:name(args) 这个样子，被解释成 v.name(v,args)，这里 v 只会被求值一次。
参数的语法如下：
args ::= `(´ [explist1] `)´
args ::= tableconstructor
args ::= String
所有参数的表达式求值都在函数调用之前。这样的调用形式 f{fields} 是一种语法糖用于表示 f({fields})；这里指参数列表是一个单一的新创建出来的列表。而这样的形式 f'string' （或是 f"string" 亦或是 f[[string]]）也是一种语法糖，用于表示 f('string')；这里指参数列表是一个单独的字符串。
因为表达式语法在 Lua 中比较自由，所以你不能在函数调用的 '(' 前换行。这个限制可以避免语言中的一些歧义。比如你这样写
a = f
(g).x(a)
Lua 将把它当作一个单一语句段， a = f(g).x(a) 。因此，如果你真的想作为成两个语句段，你必须在它们之间写上一个分号。如果你真的想调用 f，你必须从 (g) 前移去换行。
这样一种调用形式：return functioncall 将触发一个尾调用。 Lua 实现了适当的尾部调用（或是适当的尾递归）：在尾调用中，被调用的函数重用调用它的函数的堆栈项。因此，对于程序执行的嵌套尾调用的层数是没有限制的。然而，尾调用将删除调用它的函数的任何调试信息。注意，尾调用只发生在特定的语法下，这时， return 只有单一函数调用作为参数；这种语法使得调用函数的结果可以精确返回。因此，下面这些例子都不是尾调用：
return (f(x)) -- 返回值被调整为一个
return 2 * f(x)
return x, f(x) -- 最加若干返回值
f(x); return -- 无返回值
return x or f(x) -- 返回值被调整为一个
2.5.9 - 函数定义
函数定义的语法如下：
function ::= function funcbody
funcbody ::= `(´ [parlist1] `)´ block end
另外定义了一些语法糖简化函数定义的写法：
stat ::= function funcname funcbody
stat ::= local function Name funcbody
funcname ::= Name {`.´ Name} [`:´ Name]
这样的写法：
function f () body end
被转换成
f = function () body end
这样的写法：
function t.a.b.c.f () body end
被转换成
t.a.b.c.f = function () body end
这样的写法：
local function f () body end
被转换成
local f; f = function () body end
注意，并不是转换成
local f = function () body end
（这个差别只在函数体内需要引用 f 时才有。）
一个函数定义是一个可执行的表达式，执行结果是一个类型为 function 的值。当 Lua 预编译一个 chunk 的时候， chunk 作为一个函数，整个函数体也就被预编译了。那么，无论何时 Lua 执行了函数定义，这个函数本身就被实例化了（或者说是关闭了）。这个函数的实例（或者说是 closure（闭包））是表达式的最终值。相同函数的不同实例有可能引用不同的外部局部变量，也可能拥有不同的环境表。
形参（函数定义需要的参数）是一些由实参（实际传入参数）的值初始化的局部变量：
parlist1 ::= namelist [`,´ `...´] | `...´
当一个函数被调用，如果函数没有被定义为接收不定长参数，即在形参列表的末尾注明三个点 ('...')，那么实参列表就会被调整到形参列表的长度，变长参数函数不会调整实参列表；取而代之的是，它将把所有额外的参数放在一起通过变长参数表达式传递给函数，其写法依旧是三个点。这个表达式的值是一串实参值的列表，看起来就跟一个可以返回多个结果的函数一样。如果一个变长参数表达式放在另一个表达式中使用，或是放在另一串表达式的中间，那么它的返回值就会被调整为单个值。若这个表达式放在了一系列表达式的最后一个，就不会做调整了（除非用括号给括了起来）。
我们先做如下定义，然后再来看一个例子：
function f(a, b) end
function g(a, b, ...) end
function r() return 1,2,3 end
下面看看实参到形参数以及可变长参数的映射关系：
CALL PARAMETERS
f(3) a=3, b=nil
f(3, 4) a=3, b=4
f(3, 4, 5) a=3, b=4
f(r(), 10) a=1, b=10
f(r()) a=1, b=2
g(3) a=3, b=nil, ... --> (nothing)
g(3, 4) a=3, b=4, ... --> (nothing)
g(3, 4, 5,
a=3, b=4, ... --> 5 8
g(5, r()) a=5, b=1, ... --> 2 3
结果由 return 来返回（参见 §2.4.4）。如果执行到函数末尾依旧没有遇到任何 return 语句，函数就不会返回任何结果。
冒号语法可以用来定义方法，就是说，函数可以有一个隐式的形参 self。因此，如下写法：
function t.a.b.c:f (params) body end
是这样一种写法的语法糖：
t.a.b.c.f = function (self, params) body end
2.6 - 可视规则
Lua 是一个有词法作用范围的语言。变量的作用范围开始于声明它们之后的第一个语句段，结束于包含这个声明的最内层语句块的结束点。看下面这些例子：
x = 10 -- 全局变量
do -- 新的语句块
local x = x -- 新的一个 'x', 它的值现在是 10
print(x) --> 10
x = x+1
do -- 另一个语句块
local x = x+1 -- 又一个 'x'
print(x) --> 12
end
print(x) --> 11
end
print(x) --> 10 （取到的是全局的那一个）
注意这里，类似 local x = x 这样的声明，新的 x 正在被声明，但是还没有进入它的作用范围，所以第二个 x 指向的是外面一层的变量。
因为有这样一个词法作用范围的规则，所以可以在函数内部自由的定义局部变量并使用它们。当一个局部变量被更内层的函数中使用的时候，它被内层函数称作 upvalue（上值），或是 外部局部变量。
注意，每次执行到一个 local 语句都会定义出一个新的局部变量。看看这样一个例子：
a = {}
local x = 20
for i=1,10 do
local y = 0
a[i] = function () y=y+1; return x+y end
end
这个循环创建了十个 closure（这指十个匿名函数的实例）。这些 closure 中的每一个都使用了不同的 y 变量，而它们又共享了同一份 x。
2.7 - 错误处理
因为 Lua 是一个嵌入式的扩展语言，所有的 Lua 动作都是从宿主程序的 C 代码调用 Lua 库（参见 lua_pcall）中的一个函数开始的。在 Lua 编译或运行的任何时候发生了错误，控制权都会交还给 C ，而 C 可以来做一些恰当的措施（比如打印出一条错误信息）。
Lua 代码可以显式的调用 error 函数来产生一条错误。如果你需要在 Lua 中捕获发生的错误，你可以使用 pcall 函数。
2.8 - Metatable（元表）
Lua 中的每个值都可以用一个 metatable。这个 metatable 就是一个原始的 Lua table ，它用来定义原始值在特定操作下的行为。你可以通过在 metatable 中的特定域设一些值来改变拥有这个 metatable 的值的指定操作之行为。举例来说，当一个非数字的值作加法操作的时候， Lua 会检查它的 metatable 中 "__add" 域中的是否有一个函数。如果有这么一个函数的话，Lua 调用这个函数来执行一次加法。
我们叫 metatable 中的键名为 事件 (event) ，把其中的值叫作 元方法 (metamethod)。在上个例子中，事件是 "add" 而元方法就是那个执行加法操作的函数。
你可以通过 getmetatable 函数来查询到任何一个值的 metatable。
你可以通过 setmetatable 函数来替换掉 table 的 metatable 。你不能从 Lua 中改变其它任何类型的值的 metatable （使用 debug 库例外）；要这样做的话必须使用 C API 。
每个 table 和 userdata 拥有独立的 metatable （当然多个 table 和 userdata 可以共享一个相同的表作它们的 metatable）；其它所有类型的值，每种类型都分别共享唯一的一个 metatable。因此，所有的数字一起只有一个 metatable ，所有的字符串也是，等等。
一个 metatable 可以控制一个对象做数学运算操作、比较操作、连接操作、取长度操作、取下标操作时的行为， metatable 中还可以定义一个函数，让 userdata 作垃圾收集时调用它。对于这些操作，Lua 都将其关联上一个被称作事件的指定健。当 Lua 需要对一个值发起这些操作中的一个时，它会去检查值中 metatable 中是否有对应事件。如果有的话，键名对应的值（元方法）将控制 Lua 怎样做这个操作。
metatable 可以控制的操作已在下面列出来。每个操作都用相应的名字区分。每个操作的键名都是用操作名字加上两个下划线 '__' 前缀的字符串；举例来说，"add" 操作的键名就是字符串 "__add"。这些操作的语义用一个 Lua 函数来描述解释器如何执行更为恰当。
这里展示的用 Lua 写的代码仅作解说用；实际的行为已经硬编码在解释器中，其执行效率要远高于这些模拟代码。这些用于描述的的代码中用到的函数（ rawget ， tonumber ，等等。）都可以在 §5.1 中找到。特别注意，我们使用这样一个表达式来从给定对象中提取元方法
metatable(obj)[event]
这个应该被解读作
rawget(getmetatable(obj) or {}, event)
这就是说，访问一个元方法不再会触发任何的元方法，而且访问一个没有 metatable 的对象也不会失败（而只是简单返回 nil）。
"add": + 操作。
下面这个 getbinhandler 函数定义了 Lua 怎样选择一个处理器来作二元操作。首先，Lua 尝试第一个操作数。如果这个东西的类型没有定义这个操作的处理器，然后 Lua 会尝试第二个操作数。
function getbinhandler (op1, op2, event)
return metatable(op1)[event] or metatable(op2)[event]
end
通过这个函数， op1 + op2 的行为就是
function add_event (op1, op2)
local o1, o2 = tonumber(op1), tonumber(op2)
if o1 and o2 then -- 两个操作数都是数字？
return o1 + o2 -- 这里的 '+' 是原生的 'add'
else -- 至少一个操作数不是数字时
local h = getbinhandler(op1, op2, "__add")
if h then
-- 以两个操作数来调用处理器
return h(op1, op2)
else -- 没有处理器：缺省行为
error(···)
end
end
end
"sub": - 操作。 其行为类似于 "add" 操作。
"mul": * 操作。 其行为类似于 "add" 操作。
"div": / 操作。 其行为类似于 "add" 操作。
"mod": % 操作。 其行为类似于 "add" 操作，它的原生操作是这样的 o1 - floor(o1/o2)*o2
"pow": ^ （幂）操作。 其行为类似于 "add" 操作，它的原生操作是调用 pow 函数（通过 C math 库）。
"unm": 一元 - 操作。
function unm_event (op)
local o = tonumber(op)
if o then -- 操作数是数字？
return -o -- 这里的 '-' 是一个原生的 'unm'
else -- 操作数不是数字。
-- 尝试从操作数中得到处理器
local h = metatable(op).__unm
if h then
-- 以操作数为参数调用处理器
return h(op)
else -- 没有处理器：缺省行为
error(···)
end
end
end
"concat": .. （连接）操作，
function concat_event (op1, op2)
if (type(op1) == "string" or type(op1) == "number") and
(type(op2) == "string" or type(op2) == "number") then
return op1 .. op2 -- 原生字符串连接
else
local h = getbinhandler(op1, op2, "__concat")
if h then
return h(op1, op2)
else
error(···)
end
end
end
"len": # 操作。
function len_event (op)
if type(op) == "string" then
return strlen(op) -- 原生的取字符串长度
elseif type(op) == "table" then
return #op -- 原生的取 table 长度
else
local h = metatable(op).__len
if h then
-- 调用操作数的处理器
return h(op)
else -- 没有处理器：缺省行为
error(···)
end
end
end
关于 table 的长度参见 §2.5.5 。
"eq": == 操作。 函数 getcomphandler 定义了 Lua 怎样选择一个处理器来作比较操作。元方法仅仅在参于比较的两个对象类型相同且有对应操作相同的元方法时才起效。
function getcomphandler (op1, op2, event)
if type(op1) ~= type(op2) then return nil end
local mm1 = metatable(op1)[event]
local mm2 = metatable(op2)[event]
if mm1 == mm2 then return mm1 else return nil end
end
"eq" 事件按如下方式定义：
function eq_event (op1, op2)
if type(op1) ~= type(op2) then -- 不同的类型？
return false -- 不同的对象
end
if op1 == op2 then -- 原生的相等比较结果？
return true -- 对象相等
end
-- 尝试使用元方法
local h = getcomphandler(op1, op2, "__eq")
if h then
return h(op1, op2)
else
return false
end
end
a ~= b 等价于 not (a == b) 。
"lt": < 操作。
function lt_event (op1, op2)
if type(op1) == "number" and type(op2) == "number" then
return op1 < op2 -- 数字比较
elseif type(op1) == "string" and type(op2) == "string" then
return op1 < op2 -- 字符串按逐字符比较
else
local h = getcomphandler(op1, op2, "__lt")
if h then
return h(op1, op2)
else
error(···);
end
end
end
a > b 等价于 b < a.
"le": <= 操作。
function le_event (op1, op2)
if type(op1) == "number" and type(op2) == "number" then
return op1 <= op2 -- 数字比较
elseif type(op1) == "string" and type(op2) == "string" then
return op1 <= op2 -- 字符串按逐字符比较
else
local h = getcomphandler(op1, op2, "__le")
if h then
return h(op1, op2)
else
h = getcomphandler(op1, op2, "__lt")
if h then
return not h(op2, op1)
else
error(···);
end
end
end
end
a >= b 等价于 b <= a 。注意，如果元方法 "le" 没有提供，Lua 就尝试 "lt" ，它假定 a <= b 等价于 not (b < a) 。
"index": 取下标操作用于访问 table[key] 。
function gettable_event (table, key)
local h
if type(table) == "table" then
local v = rawget(table, key)
if v ~= nil then return v end
h = metatable(table).__index
if h == nil then return nil end
else
h = metatable(table).__index
if h == nil then
error(···);
end
end
if type(h) == "function" then
return h(table, key) -- 调用处理器
else return h[key] -- 或是重复上述操作
end
end
"newindex": 赋值给指定下标 table[key] = value 。
function settable_event (table, key, value)
local h
if type(table) == "table" then
local v = rawget(table, key)
if v ~= nil then rawset(table, key, value); return end
h = metatable(table).__newindex
if h == nil then rawset(table, key, value); return end
else
h = metatable(table).__newindex
if h == nil then
error(···);
end
end
if type(h) == "function" then
return h(table, key,value) -- 调用处理器
else h[key] = value -- 或是重复上述操作
end
end
"call": 当 Lua 调用一个值时调用。
function function_event (func, ...)
if type(func) == "function" then
return func(...) -- 原生的调用
else
local h = metatable(func).__call
if h then
return h(func, ...)
else
error(···)
end
end
end
2.9 - 环境
类型为 thread ，function ，以及 userdata 的对象，除了 metatable 外还可以用另外一个与之关联的被称作它们的环境的一个表，像 metatable 一样，环境也是一个常规的 table ，多个对象可以共享同一个环境。
userdata 的环境在 Lua 中没有意义。这个东西只是为了在程序员想把一个表关联到一个 userdata 上时提供便利。
关联在线程上的环境被称作全局环境。全局环境被用作它其中的线程以及线程创建的非嵌套函数（通过 loadfile ， loadstring 或是 load ）的缺省环境。而且它可以被 C 代码直接访问（参见 §3.3）。
关联在 C 函数上的环境可以直接被 C 代码访问（参见 §3.3）。它们会作为这个 C 函数中创建的其它函数的缺省环境。
关联在 Lua 函数上的环境用来接管在函数内对全局变量（参见 §2.3）的所有访问。它们也会作为这个函数内创建的其它函数的缺省环境。
你可以通过调用 setfenv 来改变一个 Lua 函数或是正在运行中的线程的环境。而想操控其它对象（userdata、C 函数、其它线程）的环境的话，就必须使用 C API 。
2.10 - 垃圾收集
Lua 提供了一个自动的内存管理。这就是说你不需要关心创建新对象的分配内存操作，也不需要在这些对象不再需要时的主动释放内存。 Lua 通过运行一个垃圾收集器来自动管理内存，以此一遍又一遍的回收死掉的对象（这是指 Lua 中不再访问的到的对象）占用的内存。 Lua 中所有对象都被自动管理，包括： table, userdata、 函数、线程、和字符串。
Lua 实现了一个增量标记清除的收集器。它用两个数字来控制垃圾收集周期： garbage-collector pause 和 garbage-collector step multiplier 。
garbage-collector pause 控制了收集器在开始一个新的收集周期之前要等待多久。随着数字的增大就导致收集器工作工作的不那么主动。小于 1 的值意味着收集器在新的周期开始时不再等待。当值为 2 的时候意味着在总使用内存数量达到原来的两倍时再开启新的周期。
step multiplier 控制了收集器相对内存分配的速度。更大的数字将导致收集器工作的更主动的同时，也使每步收集的尺寸增加。小于 1 的值会使收集器工作的非常慢，可能导致收集器永远都结束不了当前周期。缺省值为 2 ，这意味着收集器将以内存分配器的两倍速运行。
你可以通过在 C 中调用 lua_gc 或是在 Lua 中调用 collectgarbage 来改变这些数字。两者都接受百分比数值（因此传入参数 100 意味着实际值 1 ）。通过这些函数，你也可以直接控制收集器（例如，停止或是重启）。
2.10.1 - 垃圾收集的元方法
使用 C API ，你可以给 userdata （参见 §2.8）设置一个垃圾收集的元方法。这个元方法也被称为结束子。结束子允许你用额外的资源管理器和 Lua 的内存管理器协同工作（比如关闭文件、网络连接、或是数据库连接，也可以说释放你自己的内存）。
一个 userdata 可被回收，若它的 metatable 中有 __gc 这个域 ，垃圾收集器就不立即收回它。取而代之的是，Lua 把它们放到一个列表中。最收集结束后，Lua 针对列表中的每个 userdata 执行了下面这个函数的等价操作：
function gc_event (udata)
local h = metatable(udata).__gc
if h then
h(udata)
end
end
在每个垃圾收集周期的结尾，每个在当前周期被收集起来的 userdata 的结束子会以它们构造时的逆序依次调用。也就是说，收集列表中，最后一个在程序中被创建的 userdata 的结束子会被第一个调用。
2.10.2 - Weak Table（弱表）
weak table 是一个这样的 table，它其中的元素都被弱引用。弱引用将被垃圾收集器忽略掉，换句话说，如果对一个对象的引用只有弱引用，垃圾收集器将回收这个对象。
weak table 的键和值都可以是 weak 的。如果一个 table 只有键是 weak 的，那么将运行收集器回收它们的键，但是会阻止回收器回收对应的值。而一个 table 的键和值都是 weak 时，就即允许收集器回收键又允许收回值。任何情况下，如果键和值中任一个被回收了，整个键值对就会从 table 中拿掉。 table 的 weak 特性可以通过在它的 metatable 中设置 __mode 域来改变。如果 __mode 域中是一个包含有字符 'k' 的字符串时， table 的键就是 weak 的。如果 __mode 域中是一个包含有字符 'v' 的字符串时， table 的值就是 weak 的。
在你把一个 table 当作一个 metatable 使用之后，就不能再修改 __mode 域的值。否则，受这个 metatable 控制的 table 的 weak 行为就成了未定义的。
2.11 - Coroutine （协同例程）
Lua 支持 coroutine ，这个东西也被称为协同式多线程 (collaborative multithreading) 。 Lua 为每个 coroutine 提供一个独立的运行线路。然而和多线程系统中的线程不同，coroutine 只在显式的调用了 yield 函数时才会挂起。
创建一个 coroutine 需要调用一次 coroutine.create 。它只接收单个参数，这个参数是 coroutine 的主函数。 create 函数仅仅创建一个新的 coroutine 然后返回它的控制器（一个类型为 thread 的对象）；它并不会启动 coroutine 的运行。
当你第一次调用 coroutine.resume 时，所需传入的第一个参数就是 coroutine.create 的返回值。这时，coroutine 从主函数的第一行开始运行。接下来传入 coroutine.resume 的参数将被传进 coroutine 的主函数。在 coroutine 开始运行后，它讲运行到自身终止或是遇到一个 yields 。
coroutine 可以通过两种方式来终止运行：一种是正常退出，指它的主函数返回（最后一条指令被运行后，无论有没有显式的返回指令）; 另一种是非正常退出，它发生在未保护的错误发生的时候。第一种情况中， coroutine.resume 返回 true ，接下来会跟着 coroutine 主函数的一系列返回值。第二种发生错误的情况下， coroutine.resume 返回 false ，紧接着是一条错误信息。
coroutine 中切换出去，可以调用 coroutine.yield。当 coroutine 切出，与之配合的 coroutine.resume 就立即返回，甚至在 yield 发生在内层的函数调用中也可以（就是说，这不限于发生在主函数中，也可以是主函数直接或间接调用的某个函数里）。在 yield 的情况下，coroutine.resume 也是返回 true，紧跟着那些被传入 coroutine.yield 的参数。等到下次你在继续同样的 coroutine ，将从调用 yield 的断点处运行下去。断点处 yield 的返回值将是 coroutine.resume 传入的参数。
类似 coroutine.create ， coroutine.wrap 这个函数也将创建一个 coroutine ，但是它并不返回 coroutine 本身，而是返回一个函数取而代之。一旦你调用这个返回函数，就会切入 coroutine 运行。所有传入这个函数的参数等同于传入 coroutine.resume 的参数。 coroutine.wrap 会返回所有应该由除第一个（错误代码的那个布尔量）之外的由 coroutine.resume 返回的值。和 coroutine.resume 不同， coroutine.wrap 不捕获任何错误；所有的错误都应该由调用者自己传递。
看下面这段代码展示的一个例子：
function foo (a)
print("foo", a)
return coroutine.yield(2*a)
end
co = coroutine.create(function (a,b)
print("co-body", a, b)
local r = foo(a+1)
print("co-body", r)
local r, s = coroutine.yield(a+b, a-b)
print("co-body", r, s)
return b, "end"
end)
print("main", coroutine.resume(co, 1, 10))
print("main", coroutine.resume(co, "r"))
print("main", coroutine.resume(co, "x", "y"))
print("main", coroutine.resume(co, "x", "y"))
当你运行它，将得到如下输出结果：
co-body 1 10
foo 2
main true 4
co-body r
main true 11 -9
co-body x y
main true 10 end
main false cannot resume dead coroutine
3 - 程序接口（API）
这个部分描述了 Lua 的 C API ，也就是宿主程序跟 Lua 通讯用的一组 C 函数。所有的 API 函数按相关的类型以及常量都声明在头文件 lua.h 中。
虽然我们说的是“函数”，但一部分简单的 API 是以宏的形式提供的。所有的这些宏都只使用它们的参数一次（除了第一个参数，也就是 lua 状态机），因此你不需担心这些宏的展开会引起一些副作用。
在所有的 C 库中，Lua API 函数都不去检查参数的有效性和坚固性。然而，你可以在编译 Lua 时加上打开一个宏开关来开启 luaconf.h 文件中的宏 luai_apicheck 以改变这个行为。
3.1 - 堆栈
Lua 使用一个虚拟栈来和 C 传递值。栈上的的每个元素都是一个 Lua 值（nil，数字，字符串，等等）。
无论何时 Lua 调用 C，被调用的函数都得到一个新的栈，这个栈独立于 C 函数本身的堆栈，也独立于以前的栈。（译注：在 C 函数里，用 Lua API 不能访问到 Lua 状态机中本次调用之外的堆栈中的数据）它里面包含了 Lua 传递给 C 函数的所有参数，而 C 函数则把要返回的结果也放入堆栈以返回给调用者（参见 lua_CFunction）。
方便起见，所有针对栈的 API 查询操作都不严格遵循栈的操作规则。而是可以用一个索引来指向栈上的任何元素：正的索引指的是栈上的绝对位置（从一开始）；负的索引则指从栈顶开始的偏移量。更详细的说明一下，如果堆栈有 n 个元素，那么索引 1 表示第一个元素（也就是最先被压入堆栈的元素）而索引 n 则指最后一个元素；索引 -1 也是指最后一个元素（即栈顶的元素），索引 -n 是指第一个元素。如果索引在 1 到栈顶之间（也就是，1 ≤ abs(index) ≤ top）我们就说这是个有效的索引。
3.2 - 堆栈尺寸
当你使用 Lua API 时，就有责任保证其坚固性。特别需要注意的是，你有责任控制不要堆栈溢出。你可以使用 lua_checkstack 这个函数来扩大可用堆栈的尺寸。
无论何时 Lua 调用 C ，它都只保证 LUA_MINSTACK 这么多的堆栈空间可以使用。 LUA_MINSTACK 一般被定义为 20 ，因此，只要你不是不断的把数据压栈，通常你不用关心堆栈大小。
所有的查询函数都可以接收一个索引，只要这个索引是任何栈提供的空间中的值。栈能提供的最大空间是通过 lua_checkstack 来设置的。这些索引被称作可接受的索引，通常我们把它定义为：
(index < 0 && abs(index) <= top) ||
(index > 0 && index <= stackspace)
注意，0 永远都不是一个可接受的索引。（译注：下文中凡提到的索引，没有特别注明的话，都指可接受的索引。）
3.3 - 伪索引
除了特别声明外，任何一个函数都可以接受另一种有效的索引，它们被称作“伪索引”。这个可以帮助 C 代码访问一些并不在栈上的 Lua 值。伪索引被用来访问线程的环境，函数的环境，注册表，还有 C 函数的 upvalue （参见 §3.4）。
线程的环境（也就是全局变量放的地方）通常在伪索引 LUA_GLOBALSINDEX 处。正在运行的 C 函数的环境则放在伪索引 LUA_ENVIRONINDEX 之处。
你可以用常规的 table 操作来访问和改变全局变量的值，只需要指定环境表的位置。举例而言，要访问全局变量的值，这样做：
lua_getfield(L, LUA_GLOBALSINDEX, varname);
3.4 - C Closure
当 C 函数被创建出来，我们有可能会把一些值关联在一起，也就是创建一个 C closure ；这些被关联起来的值被叫做 upvalue ，它们可以在函数被调用的时候访问的到。（参见 lua_pushcclosure）。
无论何时去调用 C 函数，函数的 upvalue 都被放在指定的伪索引处。我们可以用 lua_upvalueindex 这个宏来生成这些伪索引。第一个关联到函数的值放在 lua_upvalueindex(1) 位置处，依次类推。任何情况下都可以用 lua_upvalueindex(n) 产生一个 upvalue 的索引，即使 n 大于实际的 upvalue 数量也可以。它都可以产生一个可接受但不一定有效的索引。
3.5 - 注册表
Lua 提供了一个注册表，这是一个预定义出来的表，可以用来保存任何 C 代码想保存的 Lua 值。这个表可以用伪索引 LUA_REGISTRYINDEX 来定位。任何 C 库都可以在这张表里保存数据，为了防止冲突，你需要特别小心的选择键名。一般的用法是，你可以用一个包含你的库名的字符串做为键名，或者可以取你自己 C 代码中的一个地址，以 light userdata 的形式做键。
注册表里的整数健被用于补充库中实现的引用系统的工作，一般说来不要把它们用于别的用途。
3.6 - C 中的错误处理
在内部实现中，Lua 使用了 C 的 longjmp 机制来处理错误。（如果你使用 C++ 的话，也可以选择换用异常；参见 luaconf.h 文件。）当 Lua 碰到任何错误（比如内存分配错误、类型错误、语法错误、还有一些运行时错误）它都会产生一个错误出去；也就是调用一个 long jump 。在保护环境下，Lua 使用 setjmp 来设置一个恢复点；任何发生的错误都会激活最近的一个恢复点。
几乎所有的 API 函数都可能产生错误，例如内存分配错误。但下面的一些函数运行在保护环境中（也就是说它们创建了一个保护环境再在其中运行），因此它们不会产生错误出来： lua_newstate, lua_close, lua_load, lua_pcall, and lua_cpcall。
在 C 函数里，你也可以通过调用 lua_error 产生一个错误。
3.7 - 函数和类型
在这里我们按字母次序列出了所有 C API 中的函数和类型。
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lua_Alloc
typedef void * (*lua_Alloc) (void *ud,
void *ptr,
size_t osize,
size_t nsize);
Lua 状态机中使用的内存分配器函数的类型。内存分配函数必须提供一个功能类似于 realloc 但又不完全相同的函数。它的参数有 ud ，一个由 lua_newstate 传给它的指针； ptr ，一个指向已分配出来或是将被重新分配或是要释放的内存块指针； osize ，内存块原来的尺寸； nsize ，新内存块的尺寸。如果且只有 osize 是零时，ptr 为 NULL 。当 nsize 是零，分配器必须返回 NULL；如果 osize 不是零，分配器应当释放掉 ptr 指向的内存块。当 nsize 不是零，若分配器不能满足请求时，分配器返回 NULL 。当 nsize 不是零而 osize 是零时，分配器应该和 malloc 有相同的行为。当 nsize 和 osize 都不是零时，分配器则应和 realloc 保持一样的行为。 Lua 假设分配器在 osize >= nsize 时永远不会失败。
这里有一个简单的分配器函数的实现。这个实现被放在补充库中，由 luaL_newstate 提供。
static void *l_alloc (void *ud, void *ptr, size_t osize,
size_t nsize) {
(void)ud; (void)osize; /* not used */
if (nsize == 0) {
free(ptr);
return NULL;
}
else
return realloc(ptr, nsize);
}
这段代码假设 free(NULL) 啥也不影响，而且 realloc(NULL, size) 等价于 malloc(size)。这两点是 ANSI C 保证的行为。
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lua_atpanic
lua_CFunction lua_atpanic (lua_State *L, lua_CFunction panicf);
设置一个新的 panic （恐慌） 函数，并返回前一个。
如果在保护环境之外发生了任何错误， Lua 就会调用一个 panic 函数，接着调用 exit(EXIT_FAILURE)，这样就开始退出宿主程序。你的 panic 函数可以永远不返回（例如作一次长跳转）来避免程序退出。
panic 函数可以从栈顶取到出错信息。
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lua_call
void lua_call (lua_State *L, int nargs, int nresults);
调用一个函数。
要调用一个函数请遵循以下协议：首先，要调用的函数应该被压入堆栈；接着，把需要传递给这个函数的参数按正序压栈；这是指第一个参数首先压栈。最后调用一下 lua_call； nargs 是你压入堆栈的参数个数。当函数调用完毕后，所有的参数以及函数本身都会出栈。而函数的返回值这时则被压入堆栈。返回值的个数将被调整为 nresults 个，除非 nresults 被设置成 LUA_MULTRET。在这种情况下，所有的返回值都被压入堆栈中。 Lua 会保证返回值都放入栈空间中。函数返回值将按正序压栈（第一个返回值首先压栈），因此在调用结束后，最后一个返回值将被放在栈顶。
被调用函数内发生的错误将（通过 longjmp）一直上抛。
下面的例子中，这行 Lua 代码等价于在宿主程序用 C 代码做一些工作：
a = f("how", t.x, 14)
这里是 C 里的代码：
lua_getfield(L, LUA_GLOBALSINDEX, "f"); /* 将调用的函数 */
lua_pushstring(L, "how"); /* 第一个参数 */
lua_getfield(L, LUA_GLOBALSINDEX, "t"); /* table 的索引 */
lua_getfield(L, -1, "x"); /* 压入 t.x 的值（第 2 个参数）*/
lua_remove(L, -2); /* 从堆栈中移去 't' */
lua_pushinteger(L, 14); /* 第 3 个参数 */
lua_call(L, 3, 1); /* 调用 'f'，传入 3 个参数，并索取 1 个返回值 */
lua_setfield(L, LUA_GLOBALSINDEX, "a"); /* 设置全局变量 'a' */
注意上面这段代码是“平衡”的：到了最后，堆栈恢复成原由的配置。这是一种良好的编程习惯。
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